赵利利
（安阳九天精细化工有限责任公司，河南 安阳455133）
［摘 要］ 安阳化学工业集团有限责任公司（或称安化园区）有部分含CO2的废气资源，主要有下属化肥公司2套合成氨装置PSA系统一段逆放气（已由液体CO2装置回收利用）、下属乙二醇分公司净化装置PSA系统一段解吸气（部分放空）；而下属九天公司DMF装置CO原料气的生产设施——气化炉，其所需气化剂之一——纯度96%以上的CO2由化肥公司合成氨净化装置提供，在化肥公司合成装置停运或高负荷生产时，存在无CO2气源使用或CO2气量不足的问题。为减少现场废气排放，实现安化园区内资源的综合利用，九天公司利用闲置的1套PSA装置处理乙二醇分公司净化装置PSA系统一段解吸气（约8 000 m3/h），产出的约2 800 m3/h CO2产品气送界外CO2原料气管网供九天公司气化车间和化肥公司使用，同时作为液体CO2装置的备用气源，剩余的回收气（约5 200 m3/h）送至燃料气管网供化肥公司燃煤锅炉点炉升温及吹风气锅炉点火升温与助燃用。本废气提纯CO2项目投运并经整改后，取得了一举多得的效果，实现了安化园区内关联装置的节能减排与优质运行。
［关键词］ 废气提纯CO2项目；实施背景；改造方案；PSA-CO2系统；运行情况；整改措施；效益分析；节能减排
［中图分类号］ X781.4［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2019）05-0069-03
1 废气提纯CO2项目实施背景
随着我国国民经济的发展，人们越来越重视环境保护。对于化工企业而言，废气、废水、固废的治理与达标排放，是化工企业生存与发展的前提和基础。安化园区产品种类较多，各生产装置关联性较强，在环保治理和装置运行方面，也是相辅相成、相互制约。近来年，国家加大了对大气污染的防治，通过回收园区内各装置的废气，最大限度实现有效气的综合利用，具有较好的环保效益与经济效益。
安阳化学工业集团有限责任公司（简称安化公司，或称安化园区）主要生产装置概况为：安化公司下属化肥公司（简称化肥公司）有1套120 kt/a合成氨装置、200 kt/a尿素装置，1套170 kt/a合成氨（联醇）装置、200 kt/a尿素装置；安化公司乙二醇分公司（简称乙二醇分公司）有1套200 kt/a乙二醇装置，以及配套的净化装置、PSA装置；安化公司子公司安阳九天精细化工有限责任公司（简称九天公司）有1套30 kt/a甲胺/DMF装置、1套120 kt/a甲胺/DMF装置，以及配套的PSA装置和气化装置。安化园区各装置之间部分物料互通，其中，化肥公司合成氨净化系统生产的CO2气，一部分用于尿素生产，一部分送往九天公司气化炉作为生产CO的原料；化肥公司固定床造气炉生产的水煤气送至乙二醇分公司，经净化、PSA提纯产出CO和H2作为乙二醇生产的原料气。
安化园区各装置在生产过程中有部分含CO2的废气资源，主要包括﹕① 化肥公司合成氨装置PSA系统一段逆放气（气量3 000 m3/h，CO2纯度90%左右，H2S含量约7%、COS含量约3%、总硫含量约10%），此部分废气原来主要是直排放空，2015年6月为实现装置的环保、经济运行，将PSA系统一段逆放气全部回收至液体CO2装置用于生产液体CO2；② 乙二醇分公司净化装置PSA系统一段解吸气（气量15 000 m3/h，CO2含量30%～40%、H2含量25%～30%、N2含量约20%、CO含量约20%、CH4含量约2%），原设计送至三废混燃炉燃烧，但由于其H2含量偏高和气量较大，造成三废混燃炉排烟温度达200 ℃（指标为小于140 ℃），为保证三废混燃炉的稳定运行，只得将PSA系统一段解吸气部分（约8 000 m3/h）现场高点放空，形成较大的资源浪费与环境污染。
九天公司气化炉以焦炭为原料，以纯度为99.9%以上的O2和纯度为96%以上的CO2为气化剂，生产纯度97%以上的CO，供DMF装置生产用。在化肥公司合成装置停运或高负荷生产时，九天公司气化车间（气化炉）存在无CO2气源使用或CO2气量不足的情况，严重影响DMF装置的稳定生产。
九天公司30 kt/a DMF装置原配套的PSA-CO系统，在DMF装置进行工艺优化改进后，该PSA-CO系统处于闲置状态，据乙二醇分公司净化装置PSA系统一段解吸气组分的特点，可将其用于提纯CO2。
2 改造目标
利用九天公司30 kt/a DMF装置闲置的PSA系统，回收乙二醇分公司净化装置PSA系统8 000 m3/h的一段解吸气（放空气），提纯出约2 800 m3/h的CO2，送至CO2原料气管网，用作九天公司气化炉原料（气化剂）或用作液体CO2装置的原料，剩余的约5 200 m3/h回收气（或称净化气）用作化肥公司燃煤锅炉及吹风气锅炉燃料。
3 改造方案
（1）利用乙二醇分公司净化装置停车机会，在其PSA系统一段解吸气去三废混燃炉的DN1000管线上，引出1条DN450的管线至九天公司30 kt/a DMF装置闲置的PSA系统原料气压缩机前水分离罐处。
（2）原闲置的PSA-CO系统配有1台76 m3/min、2台35.5 m3/min的原料气压缩机和2台27 m3/min的置换气压缩机，为节约改造成本，将2台置换气压缩机的进出口管线与原料气压缩机的进出口管线相连，一起用作PSA系统改造后的原料气压缩机，正常生产时，一大机两小机运行、两小机备机，即1台76 m3/min、1台35.5 m3/min、1台27 m3/min的原料气压缩机即可满足生产所需，另外2台小机（1台35.5 m3/min、1台27 m3/min）作为备机。
（3）对闲置的PSA-CO系统进行改造，更换吸附剂，改变吸附步骤和流程，改为622连续抽空流程的PSA-CO2系统，即PSA-CO2系统中的6台吸附塔中有2台吸附塔始终处于进料状态；其吸附和再生过程由吸附、一均压降、二均压降、顺放、逆放、抽真空、二均压升、一均压升、终充（最终升压）等步骤组成。
（4）将PSA-CO2系统提纯的CO2（气量约2 800 m3/h）经产品气缓冲罐送至CO2总管，供九天公司气化车间使用；同时将CO2总管与液体CO2装置的低纯度CO2原料气总管网连通，作为液体CO2装置的备用气源。提纯CO2后剩余的净化气（约5 200 m3/h）送至燃料气管网，供化肥公司燃煤锅炉点炉升温及吹风气锅炉点火升温与助燃用。
4 PSA-CO2系统概况
4.1 工艺流程
乙二醇分公司净化装置PSA系统8 000 m3/h的一段解吸气（压力0.01 MPa）经缓冲罐缓冲进入原料气压缩机提压至0.3 MPa，之后进入水分离器除去夹带的机械水，再经原料气流量计计量后送入九天公司PSA-CO2系统（即废气提纯CO2系统）提纯CO2。
每台吸附塔均要经过吸附、一均压降、二均压降、顺放、逆放、抽真空、二均压升、一均压升、终充（最终升压）等9个步骤。原料气由吸附塔底部进入，其中强吸附组分如CO2被吸附剂吸附，停留在床层内，其他弱吸附组分如H2、N2、CO、CH4等从吸附床层上部流出（称为净化气）；当床层吸附饱和后，停止吸附操作。残留在吸附塔内的少部分轻组分通过一次均压回收，CO2组分含量较高但又达不到CO2产品气纯度要求的一部分气体放空，达到CO2产品气纯度要求的气体经过逆放、抽空步骤，由吸附塔底部解吸出来，作为CO2产品气（压力0.02 MPa）由真空泵送界外CO2总管，供九天公司和化肥公司使用；吸附塔顶部出来的净化气（压力0.25 MPa）经缓冲、流量计计量后送化肥公司燃煤锅炉及吹风气锅炉使用。
更多内容详见《中氮肥》2019年第5期